Poluentes atmosféricos mais comuns

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Profª. Maria dos Anjos Lopes
maria.lopes@docente.unicv.edu.cv
Tecnologia ambiental
III – Industria e a Poluição: Efluentes gasosos 
Poluição Atmosférica 
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➢ Poluição Atmosférica 
A Atmosfera
→ composição e propriedades da atmosfera
→ processos atmosféricos e fundamentos físico-químicos
Poluentes atmosféricos mais comuns
→ principais fontes, concentrações e efeitos
• o radicais hidroxila (OH)
• monóxido de carbono
• compostos de enxofre
• óxidos de azoto
• compostos orgânicos voláteis
• ozono troposférico
• aerossóis
Poluição atmosférica e qualidade do ar 
→ fatores determinantes e aspetos regulamentares;
→ padrões de qualidade do ar;
→ monitorização da poluição atmosférica - controlo das fontes estacionárias e das fontes 
móveis.
Composição 
e 
propriedades da atmosfera
A atmosfera
A atmosfera?
5
A ATMOSFERA
Raio Terra = 6370 Km
80% da massa da
atmosfera até ~10 Km
➢ A atmosfera é uma fina e frágil camada de ar que envolve a Terra, mantendo-se 
agarrada a ela pelo efeito da gravidade.
➢ A atmosfera da Terra assim como a de outros planetas, Vénus e Marte,
resultaram da libertação e acumulação de compostos voláteis emitidos pelos
próprios planetas durante a sua formação.
➢ Modificações naturais na composição da atmosfera e do clima são processos 
relativamente lentos quando comparados com a escala de tempo humano.
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❖ Evolução da atmosfera terrestre
A atmosfera do planeta primitivo
✓ provavelmente era composta por hidrogénio e hélio, os principais 
gases constituintes do Sol,
✓ estes gases venceram a gravidade terrestre e escaparam para o 
espaço exterior.
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❖ Evolução da atmosfera terrestre
A atmosfera do planeta na sua juventude
✓ a crusta estava em formação e a atividade vulcânica era intensa, 
libertando H2, CH4 e NH3 e, posteriormente, H2O, CO2 e N2.
✓ o vapor de água condensou, formando os oceanos
✓ o CO2 solubilizou-se nos oceanos
Qual é a composição química da atmosfera da Terra 
na atualidade?
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Componentes Fracção
N2 78,084 %
O2 20,95 %
Ar 0,934 %
CO2 367 ppm (variavel)
Ne 18,18 ppm
He 5,24 "
CH4 1,7 – 1,8 "
Kr 1,14 "
H2 0,5 "
N2O 0,3 "
Xe 0,087 "
O3 ~ 0,01 – 0,1"
CO 0,06 – 0,7
NO + NO2 0,0005 – 0,02
H2O variável
Composição da atmosfera terrestre atual 
➢ A atmosfera atual é fortemente 
oxidante.
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As relações clima composição
podem ser ilustradas através da
interação das radiações solar e
terrestre, e a atmosfera.
▪ Cerca de 1/3 desta radiação
(conhecida por albedo planetário)
é refletida de novo para o espaço,
principalmente pelas nuvens.
▪ Constituintes do ar, tais como
vapor de água, ozono e
partículas de aerossol absorvem
aproximadamente 20%.
▪ O balanço entre a radiação
recebida e a emitida aquece a
superfície terrestre.
▪ CO2, CH4, N2O, absorvem radiação na banda 
do infravermelho e são transparentes à 
radiação solar visível - gases de estufa.
▪ Na ausência destes gases e nuvens a
temperatura média à superfície da
Terra seria da ordem dos -18ºC.
Propriedades da atmosfera
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Propriedades da atmosfera
Camadas atmosféricas: troposfera, estratosfera, 
mesosfera, termosfera e Exosfera.
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Propriedades da atmosfera
Troposfera - estende-se desde a superfície até à tropopausa, que se situa entre os 10 –
15 Km de altitude dependendo da latitude e da estação do ano; é caracterizada pela
diminuição da temperatura com a altitude e uma rápida mistura vertical.
Estratosfera - estende-se desde a tropopausa até à estratopausa (~45 a 55Km de
altitude); a temperatura aumenta com a altitude o que leva a que nesta camada a
mistura vertical seja lenta.
Mesosfera - estende-se da estratopausa até à mesopausa (~80 a 90 km de altitude); a
temperatura decresce com a altitude até à mesopausa que é o ponto mais frio da
atmosfera; mistura vertical rápida.
Termosfera - é a região acima da mesopausa. É caracterizada por elevadas
temperaturas devido à absorção de radiação de pequenos comprimentos de onda
pelas moléculas de N2 e O2; a mistura vertical é rápida. Entre a alta mesosfera e a baixa
termosfera situa-se a ionosfera onde iões são produzidos por foto-ionização.
Exosfera é a camada mais exterior da atmosfera (>500 Km de altitude), onde as
moléculas de gases com energia suficiente podem escapar para o espaço fora da
atração gravítica.
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Camada
altitude
(em km)
temperatura
(em K)
pressão
(em bar)
densidade (partículas 
por m-3)
Troposfera 0 288,15 1,013 2,547 ∙ 1025
10 223,25 0,265 8,597 ∙ 1024
12 216,65 5,529 ∙ 10-2 1,848 ∙ 1024
Estratosfera
30 226,51 1,197 ∙ 10-2 3,828 ∙ 1023
50 270,65 7,978 ∙ 10-4 2,135 ∙ 1022
Mesosfera
60 247,02 2,196 ∙ 10-4 6,439 ∙ 1021
80 198,64 1,052 ∙ 10-5 3,836 ∙ 1020
Termosfera
90 186,87 1,836 ∙ 10-6 7,116 ∙ 1019
120 360,00 2,538 ∙ 10-8
Propriedades da atmosfera
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Propriedades da atmosfera
➢ Uma vasta gama de radiações (energia)
• ocorrência de múltiplos processos fotoquímicos
- agitação de moléculas
- ionização, decomposição, …
=> reações químicas 
➢ Múltiplos processos (físicos e químicos) → com efeitos importantes sobre o 
ambiente e sobre a saúde.
➢ Maior mobilidade de substâncias
➢ Mais susceptível a pequenas mudanças (na composição, nos processos, …)
=> sofre modificações em intervalos de tempo relativamente curtos
➢ Forte interação com os outros domínios do ambiente
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atmosfera  reactor químico aberto
troca de matéria e de energia 
com a
• hidrosfera
• litosfera
• biosfera
Transformações químicas na atmosfera
 A atmosfera terrestre pode ser considerada um grande reator químico. Esse
reator contém, além do oxigénio, diversos compostos em pequena
concentração, os quais podem atuar como reagentes e/ou catalisadores, e a
luz solar como fonte de energia.
Transformações químicas na atmosfera
 Ao chegar a atmosfera, os compostos provenientes da superfície terrestre começam 
imediatamente sofrer transformações químicas.
 Essas transformações químicas podem ser rápidas (horas) ou lentas (anos)
 A velocidade da reação depende:
✓ concentração dos reagentes
✓ temperatura
✓ catalisador
✓ reatividade da molécula
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emissão transporte transformação deposição
fonte poluente atmosfera
solo, …
Solo
(emissor) (recetor)
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Processos atmosféricos
- fundamentos físicos e químicos -
A concentração de espécies químicas na atmosfera é controlada por quatro 
processos fundamentais:
Fig. Esquema dos processos atmosféricos 
→ adaptado de http://www.ems.psu.edu/~lno/Meteo437/Aerosol.jpg (17/02/2010)
Deposição 
seca
Precipitação
Conversão gás-
partícula
Vulcões
Fogos 
florestais
Spray 
marinho
Vento 
DMS
Processos atmosféricos
- fundamentos físicos e químicos -
http://www.ems.psu.edu/~lno/Meteo437/Aerosol.jpg
Fontes de poluição atmosférica
Naturais - resultam da atividade biológica e natural
solo, vegetação, animais, vulcões,
queima de biomassa, oceano.
Antropogénicas- resultam da atividade humana
meios de transporte, instalações industriais, 
processos de combustão, agricultura,...
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Exemplos:
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Fontes de poluição atmosférica
❑ Emissão de substâncias para atmosfera
• fontes naturais
→ gases originários da actividade biogénica: CO2, CH4, COVs, sulfuretos, ...
→ partículas minerais do solo: óxidos de Si, Al, Fe, Ca, Mg, … 
→ sal marinho: Na+, Cl-, SO4
2-, K+, Ca2+, HCO3
-, …
→ partículas biogénicas: pólen, fungos bactérias, …
→ queima da biomassa: carbono elementar, COV, …
• fontes antropogénicas
→ gases industriais: CO2, SOx, NOx, COVs, ... 
→ gases e partículas originários da combustão dos fósseis: CO2, C, SO4
2-
→ poeiras (minerais, orgânicas, …) resultantes dos usos do solo, das construções, ...
➢ gases e aerossóis primários
Processos atmosféricos
- fundamentos físicos e químicos -
Os aerossóis são constituintes importantes da atmosfera. A sua caraterização completa 
inclui a distribuição do tamanho das partículas e a composição química.
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Processos atmosféricos
- fundamentos físicos e químicos -
▪ Fluxos horizontais ou geostróficos- Resultam do balanço entre o gradiente da pressão e a força de Coriolis.
A força de Coriolis é responsável pelo desvio na direção do movimento experimentado por um 
objeto quando este se desloca na atmosfera a longas distâncias.

 senX
Y
2)(
=
ω é a velocidade angular da Terra = 7.292 x 10−5 rad.s-1
ΔX é a distância percorrida pelo objeto
 é a latitude
v = velocidade do objeto

→ o gradiente da pressão atmosférica origina uma força que se orienta no sentido das altas para 
baixas pressões.
O gradiente horizontal da pressão está associado ao aquecimento diferenciado da 
superfície do globo pela radiação solar. 
→ a atmosfera é mais quente e expandida no equador e mais fria e contraída nos pólos.

❑ Transporte
Os movimentos do ar exercem um papel determinante na distribuição das substâncias na 
atmosfera. Os factores determinantes desses movimentos são: a gravidade, os gradientes da 
pressão e da temperatura e a força de Coriolis, → A Física da Atmosfera.
(eq.5)
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A concentração das espécies na atmosfera pode ser expressa em termos dos 
respectivos coeficientes de mistura ou frações molares - CX [mol mol
-1]
→ ~constante enquanto que a densidade do ar varia com a altitude. É uma medida 
robusta para a composição da atmosfera.
(eq.1)

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GÁS
Razão mist. (ar seco)
[mol mol-1]
N2 0,78
O2 0,21
Ar 0,0093
CO2 365x10
-6
Ne 18 x 10 -6
He …..
H2O vapor de água (10
-6 - 10-2 mol mol-1) e 
partículas variáveis
• Unidades de conc. gases traço:
1 ppmv = 1x10-6 mol mol-1
1 ppbv = 1x10-9 mol mol-1
1 pptv = 1x10-12 mol mol-1
• Peso molecular do ar seco:
Ma = (0.78x28) + (0.21x32) + 
(0.01x40) = 29.0 g mol-1
❑ Transporte
Unidade própria para
• cálculo da velocidade de reação
• Propriedades óticas da atmosfera
→ Se X for um gás, a aplicação da lei dos gases perfeitos conduz à seguinte relação:
XX C
RT
PA
n =
Av (constante de Avogadro) = 6,022 x 10
23 partículas por mole
P = pressão do ar
R = constante dos gases = 8,31 J.mol-1.K-1
T = temperatura (em K).
e
(eq.2)
(eq.3)
(eq.4)
Densidade numérica nX [moléculas cm
-3]
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→Também define a concentração
mássica (g cm-3):
A pressão parcial de um gás é um parâmetro importante na previsão da sua 
condensação visto que determina as trocas de moléculas entre a fase gasosa e a 
fase condensada, quando as duas fases coexistem.


Própria para mudança de fase ex: condensação / evaporação do vapor de água
Ex: As moléculas de água condensam-se quando a pressão parcial na fase 
gasosa for equivalente à pressão de equilíbrio entre a fase líquida e o vapor.
)(
100(%)
,2
2
TP
P
RH
satOH
OH
=
Diagrama de fases e ponto triplo da água. 
(eq.4)
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Pressão parcial Px [Pa]
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Inventário de emissões
Um bom inventário é um instrumento importante em estratégias de 
desenvolvimento.
As políticas têm de ser baseadas
em números concretos; não
interessa saber se se polui muito
ou pouco, mas que se polui x.
Inventário de emissões
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Listagem das quantidades de poluentes lançadas na atmosfera por
diversas fontes emissoras numa dada área e num determinado intervalo
de tempo.
❖ Que (poluentes)
❖ Quais (actividades ou fontes poluidoras)
❖ Onde (referenciação espacial)
❖ Quando (referenciação temporal)
Exige-se a um inventário que seja:
❖ Completo (todas as fontes para cada poluente)
❖ Comparável (para outros anos e com outros inventários)
❖ Consistente (homogeneidade no tratamento)
❖ Transparente (deve permitir em si a verificação)
Um inventário de emissões de poluentes atmosféricos deve:
❖ Permitir determinar o nível de controlo exigido para reduzir os 
problemas de poluição do ar;
❖ Fornecer os dados de entrada para os modelos atmosféricos utilizados 
para estudar os processos físico-químicos e seus efeitos no ambiente.
Um inventário de emissões permite ainda
➢ Quantificar a magnitude das emissões
➢ Quantificar tendências históricas
➢ Evidenciar contribuições relativas
➢ Projetar as tendências futuras
➢ Avaliar efeitos de alternativas de desenvolvimento
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Inventário de emissões
➢ Avaliar a eficácia de políticas…
➢ Realizar estudos de impacte ambiental
➢ Estudar a poluição transfronteiriça
➢ Auxiliar a verificação do cumprimento da legislação e acordos 
internacionais
➢ Auxiliar a estabelecer relações de causa-efeito
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Um inventário de emissões permite ainda
Inventário de emissões
Um inventário de emissões deve ser rigoroso.
Principais fatores que afetam a qualidade, rigor e utilidade de um inventário
e/ou projeção de emissões:
➢ Qualidade dos fatores de emissão utilizados da bibliografia;
➢ Incertezas introduzidas por suposições simplistas nos níveis de controlo
de emissões;
➢ Necessidade de estimar as emissões com base em medições em contínuo;
➢ Uso de dados exteriores, por exemplo para a especiação de COV;
➢ Dificuldades na estimativa de emissões que exigem elevada desagregação espaço-
temporal (modelos atmosféricos);
➢ Estimativa das incertezas no cálculo das emissões.
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Inventário de emissões
❖Metodologia
Definição da área
nacional, regional, local, complexo industrial, e entre outros;
Definição dos poluentes
partículas, gases com efeito de estufa, fotoquímicos, acidez atmosférica
Definição do período de tempo
anuais, mensais, diários, horários
Listagem das actividades
o mais exaustiva e desagregada possível das fontes para as quais se vão
calcular as emissões metodologia Inventário
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Inventário de emissões
❖ Cálculo da emissão
Ex,a = Aa . fx,a
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Inventário de emissões
Ex, a : massa do poluente x emitida pela atividade a
Aa: valor que caracteriza a atividade a
fx, a: fator de emissão do poluente x para a atividade a
Caracterização das actividades
É função da forma como é
expresso o fator de emissão
Podem ser encontrados bibliografia,
por balanço mássico, por medição
da concentração de poluentes nos
gases emitidos por uma fonte
específica.
➢ Exemplos de fatores emissão
EMISSÕES DE PARTÍCULAS
❖ FONTES ESTACIONÁRIAS DE COMBUSTÃO
➢Carvão betuminoso:
fornalha maior que 30 MJ.s-1 8,0 g.kg-1 *% cinzas
fornalha menor que 3 MJ.s-1 1,0 g.kg-1 *% cinzas
➢Fuel-óleo:
central térmica 0,96 kg.m-3
unidade doméstica 1,2 kg.m-3
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Inventário de emissões
❖ FONTES MÓVEIS DE COMBUSTÃO
Diesel:
camiões 1,56 kg.m-3 
❖ FONTES ESTACIONÁRIAS DE COMBUSTÃO
Emissões de SO2
Carvão betuminoso:
Fornalha maior que 30 MJ.s-1 19*S g.kg-1 
Lenha e cascas: 0 a 1,5 g.kg-1
19*S g.kg-1
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Inventário de emissões
Exercício 1:
Um Central termoelétrica, 1000 MW potência, queima 7.700 ton de
carvão por dia, com 10% de cinzas. Calcular as emissões de partículas,
supondo que a Central não dispõe de nenhum equipamento de
controlo.
Exercício 2:
Mesma central termoelétrica, cujo carvão tem 1,7% de enxofre. Calcule
as emissões de SO2 (sem redução):
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Inventário de emissões
TEMPO DE VIDA
TEMPO DE SEMI-VIDA
TEMPO DE RENOVAÇÃO
Em poluição/química atmosférica é conveniente ter uma ideia dos 
tempos característicos que as várias espécies permanecem na 
atmosfera.
O tempo que uma dada espécie permanece na atmosfera também está 
associado à sua distribuição espacial.
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Tempo de vida dos poluentes…
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TEMPO DE VIDA E TEMPO DE SEMI-VIDA
Uma medida da velocidade relativa de uma reação é o tempo 
necessário para que a concentração de A decresça para uma certa 
fração da concentração inicial.
Assim:
→ tempo de meia vida-vida (t1/2 ) de uma reação – é o tempo 
necessário para que a concentração de A seja metade da sua 
concentração inicial.
→ Tempo de vida (t) de uma reação – é o tempo necessário para que a 
concentração de A decresça para uma certa fração da concentração 
inicial.
Tempo de vida dos poluentes…
➢ Trabalho 2: Poluição atmosférica : Caso Bhopal
Grupo- EQ&B
➢ Trabalho 3: A revolução industrial e a poluição 
atmosférica: Caso ChernobilGrupo: EQ&B
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Tempo de vida dos poluentes…
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Bom estudo!!!